要實現空調控制，就是要發送紅外信號，所以要有紅外發送功能。市面上空調種類繁多，肯定要適用多種品牌和機型，所以要有紅外學習功能。要支持場景聯動，就要有環境感知傳感器。要支持手機控制，就要有云端和模組。綜上，設計功能有：1、紅外發送（紅外發射管）；2、紅外學習（一體化接收頭）；3、室內溫度檢測（DHT11）；4、手機控制（通過涂鴉云模組實現）。

在實際場景中，空調的安裝位置一般都不固定，所以，紅外控制器不能近距離控制。參考其他大品牌紅外控制器設計，采用壁掛式設計，可以掛在天花板或墻壁上。控制板全部用立創EDA繪制，自己手工貼片，涂鴉云模組上面的文字是被清洗劑洗掉了，操作時大意了。

硬件設計

1.電源

電源部分采用Micro USB接口，直接提供5V電源，經過內部分壓得到3.3V電壓，為MCU、涂鴉云模組和外圍電路供電。降壓采用TI的TLV62569DBVR電源芯片，外圍器件少，功率大，紋波小。

2.云模組

采用涂鴉智能提供的WBR1D-IPEX云模組，WBR1D是雙頻雙模模組，支持WI-FI和藍牙，采用MCU接入方案，通過串口與MCU連接。

3.MCU

MCU采用ST的STM32F103C8T6，64K的Flash。

4.紅外發射

紅外發射采用紅外管，因為是壁掛式安裝方式，所以對控制范圍有要求，本設計中采用8顆紅外發射管并聯，每科管子由一顆大功率三極管驅動，所有三極管由一個控制端驅動。以提高發射功率，提高發射功率后，紅外控制范圍會明顯擴大。（多顆紅外管最好并聯控制，不要為畫PCB方便或者節省器件而選擇串聯，串聯的管子都不會正常工作，發射功率會大幅度下降。）

5.紅外接收

紅外接收比較簡單，直接采用一體化接收頭。

6.附加電路

按鍵

按鍵用于配網使用，但是在實際調試時，模組會自動配網，所以按鍵改為清除紅外預存的數據。

LED

LED用于指示配網狀態和進入紅外學習模式，以及故障閃爍。

DHT11

DHT11用于檢測室內溫濕度，在本設計中，紅外遙控器作為單品使用，DHT11可以向云端上報室內溫度、濕度，可實現智能場景聯動。

7.PCB設計

PCB設計時，因為是壁掛式，所以選了一個公模外殼。在設計時器件布局和PCB外形要符合外殼尺寸。

軟件設計

1.紅外接收實現

紅外接收比較簡單，如果是易于解析的NEC格式編碼，直接用定時器捕獲外部輸入電平時間長度即可，對于不易解析的編碼（廠家自定義的編碼）采用外部中斷和定時器方式測電平時間長度。對于NEC格式編碼，按照NEC編碼格式的規范，先判斷低電平時間，通過長度區分起始碼、數據碼和結束碼。網上例程比較多，這里就不贅述了，要注意的是：有的廠家空調雖然是NEC編碼，但是他們的編碼中高低電平長度一般都不同，所以在中斷中判斷電平長度時，要注意設置范圍。

2.紅外發射實現

紅外發射是紅外管完成，注意：紅外管不發射紅外在接收端輸出1，發射紅外在接收端輸出是0，這里要注意區分。

實現方式用定時器輸出一個38K的方波，控制方波輸出的時間長度即可實現發送不同的數據和編碼。本項目采用兩個定時器來實現發送紅外，TIM1輸出38K載波，TIM3定時，由TIM3計時，控制TIM1輸出/關閉PWM，這樣可以實現任意時間長度發送。但是這樣比較耗費MCU資源，對于STM32來說，影響不大，對于小型MCU就要考慮資源了。

3.紅外學習功能

本項目中只實現NEC編碼紅外學習，當按下手機端空間時，如果沒有指令，會自動進入學習狀態，等待發送紅外指令。紅外指令接收到以后，會自動保存。

4.云功能實現

因為使用涂鴉的MCU接入方案，云端只做功能和APP界面的配置，并下載MCU的SDK，將SDK移植到代碼中即可

云端功能配置：

APP界面配置：

5.防跑飛

在實際測試過程中遇到了，設備掉線和控制無反應問題，起初以為是網絡問題，更換網絡以后，問題依舊存在。拆下板子發現整個PCB發燙，測量MCU供電只有接近2V左右，照理說可以正常工作。拔掉電源，重插，MCU供電恢復。等待問題再次出現時，測得紅外管驅動三極管控制端一直是低電平，問題發現了：8顆紅外發射管的發射功率比較大，在關閉輸出時可能是被中斷打斷，導致關斷不成功，紅外管一直處于發送狀態，時間一長，8顆紅外管總電流增大，提供給MCU的電流減小，出現假死現象。

為了解決這個問題，增加了三道防線，一是每次發送完成后將輸出和定時器一起關閉，這樣可以減少中斷沖突的機率。二是增加STM32內部測溫，一旦檢測到溫度超過允許值，再關定時器和PWM輸出1次，如果超過警報值，直接復位MCU。三是增加看門狗，定時喂狗，防止假死和程序跑飛。加上這三道防線后，實測問題不再發生。

關鍵點分析

1.MCU_SDK 移植

涂鴉提供配套的MCU SDK，具體使用方式涂鴉也提供很多的文檔，b站也有很多案例。我們只需要移植到MCU中即可，通過串口通訊，實現MCU接入。注意接涂鴉模組串口的波特率，一般默認是9600，也可以修改為115200，具體在云端控制臺的硬件開發->模組固件中修改。

2.空調控制

以上工作完成后，重點來了，代碼寫得再漂亮，電路設計再完美，控制不了空調都等于0。大家都知道空調是紅外遙控控制，所以本項目就是發射空調遙控器發射的紅外編碼，代替遙控器控制空調。這里的難點在于如何獲得空調的紅外編碼，目前市面上銷售的空調，紅外編碼都是廠家自定義的。售后或者說明書里面也不會提供具體的編碼協議，所以只能自己去解析。下面簡述解析過程，解析篇幅較多，詳細內容請移步“閱讀原文”。

首先要獲得紅外的編碼，我的方式是用邏輯分析儀和紅外接收頭，按遙控器的一個鍵，查看分析儀捕獲的波形，通過波形解析出數據，這個過程不難，但是很繁瑣。

3.App功能配置

App界面除了默認功能外，加了部分功能，因為使用的公版APP界面，所以界面UI和功能自定義的范圍有限，后期會改成面板SDK開發，現階段時間不多，做不了開發。以強勁功能為例，本項目設計時，沒有添加強勁功能。現在要添加，首先進入涂鴉IoT開發平臺，找到項目，進入APP面板配置頁面，在頁面點擊“編輯”，配置好屬性和關聯功能以后，點擊發布，涂鴉會自動打包，打包好了以后，會提供測試二維碼，掃二維碼可以測試這個面板，如果測試通過點正式發布，發布以后，手機端退出“涂鴉智能”APP，重新進入，添加的功能就生效。

總結

這次使用涂鴉智能，不管是整體開發流程，還是技術服務，涂鴉做得非常好。涂鴉模組提供MCU SDK，用戶只需要移植到MCU OS中，即可完成上云操作，節省研發和調試周期。涂鴉提供的穩定MCU接入模組SDK，減少用戶程序邏輯架構不嚴謹造成的錯誤，減輕用戶底層代碼量。涂鴉技術支持服務也非常周到，不定期詢問開發者是否有問題需要解決，這點比某科模組做的好。

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